项 目 九 分 光 光 度 分 析 黄根成

第二节 分光光度法的基本原理 一、光的基本性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性 光具有一定的波长( )和频率( ) 光是由光子流组成的，光子具有一 定的能量(E ) 光的波长越短，其频率就越高，其 能量也越大

第二节 分光光度法的基本原理 一、光的基本性质 单一波长的光(由具有相同能量的光子 组成)称为单色光，由各种不同波长的单色 光组合而成的光称为复合光，日光、白炽 灯光等可见光 都是复合光 可见光的波 长范围为： 400 ～780 nm

第二节 分光光度法的基本原理 一、光的基本性质 如果将一束白光通过棱镜折射后，可 分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光 反之，这些颜色的光按一定强度比例 混合便可产生白光

第二节 分光光度法的基本原理 一、光的基本性质 把两种适当颜色的单色光按一定强度 比例混合也可产生白光，例如： 黄+蓝=白； 绿+紫=白； 这样的两种单色 光称为互补色光

第二节 分光光度法的基本原理 二、溶液对光的吸收与颜色的关系 物质呈现出某种颜色的原因，是物质 对可见光区中不同波长的光具有选择性地 吸收而引起的 如果一束白光通过某种溶液，而该溶 液对可见光区各波长的光都不吸收，即入 射光全部通过溶液，这时看到的溶液是呈 透明无色的

第二节 分光光度法的基本原理 二、溶液对光的吸收与颜色的关系 物质呈现出某种颜色的原因，是物质 对可见光区中不同波长的光具有选择性地 吸收而引起的 如果一束白光通过某种溶液，而该溶 液对可见光区各波长的光全部吸收，即入 射光全部被溶液所吸收，这时看到的溶液 是呈黑色的

第二节 分光光度法的基本原理 二、溶液对光的吸收与颜色的关系 如果一束白光通过某种溶液，而该溶 液只对可见光区中某种波长的光选择性吸 收，这时看到的溶液是呈没有被吸收的透 射光(即吸收光的互补色)的颜色 吸收黄光 互补色 黄～蓝 吸收蓝光

第二节 分光光度法的基本原理 二、溶液对光的吸收与颜色的关系 例如： KMnO4溶液吸收绿色光而呈紫红色 K2Cr2O7溶液吸收蓝色光而呈黄色 吸收黄光 互补色 黄～蓝 吸收蓝光

第二节 分光光度法的基本原理 三、光吸收曲线 要精确地描述某种物质溶液对光的选 择性吸收情况，可以通过吸收光谱曲线来 描述，该曲线通过实验而获得：将不同波 长的光依次通过某种固定浓度和厚度的有 色溶液，测出其对各种波长( )的光的吸收 程度(吸光度A )，作A - 曲线，该曲线称为 该物质的光谱吸收曲线或吸收光谱曲线， 简称吸收曲线或吸收光谱

第二节 分光光度法的基本原理 三、光吸收曲线 例如： K2Cr2O7和KMnO4溶液 的吸收曲线 不同浓度的KMnO4溶 液的吸收曲线

第二节 分光光度法的基本原理 三、光吸收曲线 吸收曲线的讨论： ①同一种物质对不 同波长光的吸光度不 同，吸光度最大处(峰 值)对应的波长称为最 大吸收波长λmax

第二节 分光光度法的基本原理 三、光吸收曲线 吸收曲线的讨论： ②不同浓度的同一 种物质，其吸收曲线 形状相似λmax 不变， 而对于不同物质，它 们的吸收曲线形状和 λmax 则不同

第二节 分光光度法的基本原理 三、光吸收曲线 吸收曲线的讨论： ③在λmax 处吸光度 随浓度变化的幅度最 大，所以测定最灵敏， 吸收曲线是定量分析 中选择入射光波长λ 的重要依据(λ=λmax )

第二节 分光光度法的基本原理 三、光吸收曲线 吸收曲线的讨论： ④不同浓度的同一 种物质，在某一定波 长下吸光度 A 有差异， 在λmax 处吸光度A 的 差异最大，此特性可 作为物质定量分析的 依据

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 1、透光度和吸光度 如图：当一束平行的 单色光通过稀的(浓度为c)、均匀的吸光物 质溶液(厚度即光径长度为b)时，假设入射 光强度(光通量)为Φ0，被溶液吸收后透射 光强度降为Φtr，则其透射比率为Φtr/Φ0， 通常将其简称为透射比，用τ表示(原称透 光度用T 表示)： c

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 1、透光度和吸光度 透光度τ越大，表示 透过的光越多 取其负对数值，以A表示，有： 透射光Φtr越小，则A值越大，表示入射光 Φ0被溶液吸收得越多，所以，A 的大小表示 了光被吸收的程度，通常将其称为吸光度 c

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ①朗伯定律 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于 1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸 收层厚度的关系——A∝b 用数学表达式可表示为： c

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ②比尔定律 程度和吸收物浓度之间也具有类似的关 系——A∝c 1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收 程度和吸收物浓度之间也具有类似的关 系——A∝c 用数学表达式可表示为： c

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ③朗伯-比尔定律 将上述两定律综合起来，就是朗伯-比 尔定律，即光吸收定律，用数学表达式可 表示为： K 称为吸光系数 c

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ④吸光系数K K值的大小和单位因 浓度所采用的单位不同而异，若浓度采用 物质的量浓度，液层厚度以厘米为单位时， 相应的吸光系数称为摩 尔吸光系数，以ε表示 c cm A＝ εb c mol/L L/(mol · cm)

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ④吸光系数K 若浓度采用质量浓度， 液层厚度以厘米为单位时，相应的吸光系 数称为质量吸光系数，以a表示，此时的 吸光度A就称为质量 吸光度 (a =ε/M) c cm A＝a b ρ g/L L/(g · cm)

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ④吸光系数K 吸光系数K(ε和a)是 吸光物质的重要特征参 数之一，其值与吸光物质的性质、入射光 的波长(λ)、溶液的温度有关，表示了吸 光物质对某一特定波长光的吸收能力 c A＝ εb c A＝a b ρ

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ④吸光系数K 吸光系数K(ε和a)值 越大，表示吸光物质对 某一特定波长光(λ)的吸收能力越强，测 定的灵敏度也就越高 c A＝ εb c A＝a b ρ

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ④吸光系数K 因此，测定时，为了 提高分析灵敏度，应选择 吸光系数K(ε和a)值大的物质进行测定， 选择具有最大K(ε和a)值的波长光(λmax ) 作入射光 c A＝ εb c A＝a b ρ

第二节 分光光度法的基本原理 四、光吸收定律 2、光吸收定律 ⑤光吸收定律… …的应用条件 入射光为单色光， 吸光物质溶液为稀溶液(c＜0.01 mol/L)， 均匀介质(较浓溶液会凝聚和缔合，使A 和c不成正比关系，发生偏离) c A＝ εb c A＝a b ρ